• Язык
 

Расчет и моделирование линейных электрических цепей с применением ПК : учебник и практикум для бакалавриата и магистратуры

Дисциплина: Радиоэлектроника

Жанр: Учебники и учебные пособия для ВУЗов

Рекомендовано УМО высшего образования в качестве учебника для студентов высших учебных заведений, обучающихся по электротехническим специальностям и направлениям

ISBN: 978-5-91359-272-9

Москва: СОЛОН-ПРЕСС, 2018

Объем (стр):634

 

Постраничный просмотр для данной книги Вам недоступен.

Аннотация

В книге изложены основы теории линейных электрических цепей. Изложение теоретических сведений сопровождается иллюстрацией симуляции процессов в линейных электрических цепях с использованием систем схемотехнического моделирования MultiSim и MicroCap. Книга содержит большое количество решенных примеров и задач по теории электрических цепей и задания для самостоятельной работы студентов.
Изложенный материал соответствует программе курса «Теоретические основы электротехники», «Электротехника и электроника» для электротехнических вузов. Ряд глав содержит материал, который может использоваться для углубленного изучения теории электрических цепей.
В книгу включены исследования автора по применению метода степенных рядов и разложений по ортогональным полиномам к расчету переходных процессов в электрических цепях. Более полные сведения по применению метода степенных рядов и разложений в ряды по ортогональным полиномам к анализу процессов в электрических цепях и автоматизации анализа на их основе приведены в Приложении, где указаны работы автора по этой тематике.
Книга будет полезна студентам технических вузов, аспирантам, специалистам в области электроэнергетики, электротехники, электроники.

Содержание

ОТЗЫВ на рукопись книги Гаврилова Л.П. «Расчет и моделирование линейных электрических цепей с применением ПК» 3
Предисловие 5
Глава 1. Основные свойства и законы линейных электрических цепей 7
1.1. Основные понятия, определения и положения, используемые в теории электрических цепей 7
1.2 Виды сигналов 10
1.3 Активные и пассивные элементы электрических схем 13
1.4 Условно положительные направления токов и напряжений в схеме 18
1.5. Топологические элементы электрических схем 19
1.6. Законы Кирхгофа 20
1.7. Топологические матрицы. Запись уравнений по
1.8. Баланс мощностей 25
1.9 Уравнения сохранения энергии для электрических и магнитных цепей 25
1.10 Основные понятия графов в теории электрических цепей 29
1.11 Основные соотношения первой главы 42
1.12 Задания для самостоятельной работы 44
Глава 2 Методы расчета линейных электрических цепей постоянного тока 45
2.1 Схемы с последовательным и параллельным соединением элементов электрической цепи 45
2.2 Метод, основанный на применении законов Кирхгофа и Ома 50
2.3 Метод контурных токов 51
2.4. Выражение напряжений на ветвях схемы через потенциалы узлов 55
2.5 Потенциальная диаграмма 56
2.6 Запись закона Ома для ветви с источником ЭДС 57
2.7 Метод узловых потенциалов 58
2.8 Преобразования электрических схем 62
2.9 Собственные и взаимные проводимости ветвей 66
2.10 Принцип наложения и основанный на нем метод наложения 67
2.11 Линейные соотношения между токами ветвей схемы 70
2.12 Принцип взаимности 70
2.13 Теорема компенсации 71
2.14 Метод эквивалентного генератора 72
2.15 Условие передачи максимальной мощности от активного двухполюсника к пассивному 75
2.16 Решение системы алгебраических уравнений методов контурных токов и узловых потенциалов при помощи программы Excel 76
2.17 Основные соотношения второй главы 77
Глава 3. Моделирование процессов в цепях постоянного тока при помощи систем MultiSim и Micro-Cap 80
3.1 Система MultiSim 80
3.2. Расчет схем постоянного тока при помощи системы Micro-Cap 107
Глава 4. Цепи переменного синусоидального тока 131
4.1 Индуктивность в цепи переменного тока 131
4.2. Емкостный элемент в цепи переменного тока 133
4.3 Величины, характеризующие синусоидальную функцию времени 134
4.4 Среднее и действующее значения синусоидальной функции 135
4.5 Показания приборов в цепях синусоидального тока 136
4.6 Представление синусоидальных функций времени векторами и комплексными числами 136
4.7 Сложение синусоидальных функций времени 138
4.8 Представление операций дифференцирования и интегрирования синусоидальных функций при помощи комплексных чисел 139
4.9 Пассивный двухполюсник в схеме синусоидального тока 140
4.10 Активная и реактивная составляющие напряжения и тока 146
4.11 Построение векторных и топографических диаграмм 147
4.12 Мощности в цепи синусоидального тока 148
4.13 Измерение активной мощности при помощи ваттметра 149
4.14 Символический метод расчета цепей синусоидального тока 150
4.15 Резонансные режимы в цепях синусоидального тока 152
4.16. Условия передачи максимальной мощности в цепи синусоидального тока 157
4.17 Индуктивно связанные цепи 157
4.18 Дуальные схемы 167
4.19 Расчет схем синусоидального тока при помощи программы Excel 169
4.20 Основные соотношения четвертой главы 171
Глава 5. Моделирование процессов в цепях синусоидального тока с использованием систем MultiSim и Micro-Cap 173
5.1 Анализ процессов в цепях синусоидального тока с использованием системы MultiSim 173
5.2 Расчет и анализ схем синусоидального тока при помощи системы Micro-Cap 200
Глава 6. Четырехполюсники 226
6.1. Определение и классификация четырехполюсников 226
6.2. Системы уравнений пассивных четырехполюсников и их взаимосвязь 227
6.3. Экспериментальное определение коэффициентов четырехполюсника 232
6.4. Определение коэффициентов системы уравнений типа А через входные сопротивления 233
6.5. Т, П и мостовые четырехполюсники 234
6.6. Входное сопротивление четырехполюсника 237
6.7. Характеристические параметры четырехполюсника 238
6.8. Запись уравнений симметричного четырехполюсника с использованием характеристических параметров 241
6.9. Выражения характеристических параметров симметричного четырехполюсника через входные сопротивления в режимах холостого хода и короткого замыкания 242
6.10. Схемы соединения четырехполюсников 242
6.11. s — параметры четырехполюсника. Матрица рассеяния 247
6.12. Расчет коэффициентов системы уравнений четырехполюсника типа А при помощи систем Micro-Cap и MultiSim 252
6.13. Направленные графы четырехполюсников 257
Глава 7. Активные четырехполюсники. Операционный усилитель. Моделирование 261
7.1. Активные неавтономные четырехполюсники 261
7.2 Операционный усилитель (ОУ) 266
7.3 Активные четырехполюсники на операционных усилителях 267
7.4 Активные автономные четырехполюсники 270
7.5 Моделирование гиратора при помощи системы Micro-Cap 271
Глава 8. Фильтры 275
8.1. Деление фильтров в зависимости от расположения зоны пропускания и зоны задерживания 275
8.2. Конструкция пассивных LC-фильтров 277
8.3. Деление пассивных LC - фильтров на фильтры типа "к"и "m" 278
8.4. Анализ ФНЧ типа "к" 279
8.5. LC - высокочастотные фильтры 283
8.6. Выражение параметров элементов схем L и C через граничные частоты и коэффициент к 285
8.7 Конструирование сложных фильтров 286
8.8. LC - фильтры типа "m" 286
8.9. Пассивные RC фильтры 288
8.10. Передаточная функция 290
8.11 Схема лестничной структуры 294
8.12 Полиномиальные фильтры 295
8.13.Активные фильтры 296
8.14 Преобразование частот 301
Глава 9. Моделирование фильтров 303
9.1 Исследование RC и RL фильтров с использованием системы MultiSim 303
9.2 Проектирование фильтров типа к при помощи системы Micro-Cap 306
9.3 Моделирование активных RC-фильтров при помощи системы MultiSim 308
9.4 Моделирование избирательных RC-цепей при помощи системы Micro-Cap 310
9.5 Проектирование полиномиальных фильтров при помощи системы Micro-Cap 314
9.6 Мастер создания типовых схем фильтров в системе MultiSim
Глава 10. Сигналы, их характеристики. Представление сигналов рядами. Расчет схем несинусоидального тока 324
10.1 Применение геометрических понятий в теории сигналов 324
10.2 Ортогональные сигналы 325
10.3 Представление периодических сигналов синусоидальными рядами Фурье 327
10.4 Анализ периодических процессов в линейных цепях при разложении несинусоидальных функций в ряды 329
10.5 Максимальное, действующее и среднее значения несинусоидальной функции 334
10.6 Мощности в цепи периодического несинусоидального тока 336
10.7 Теорема Парсеваля 337
10.8 Резонансы на высших гармониках в цепях несинусоидального периодического тока 337
10.9 Преобразование Фурье для непериодических сигналов 338
10.10 Модулированные колебания. Узкополосный сигнал 341
10.11 Теорема Котельникова 342
10.12 Аналитический сигнал 342
10.13. Дискретное преобразование Фурье периодического сигнала 343
10.14 Свертка двух сигналов. Дискретная свертка 344
10.15 Основные положения десятой главы 344
Глава 11. Моделирование установившихся периодических процессов в цепях несинусоидального тока 347
11.1 Моделирование установившихся периодических процессов в цепях несинусоидального тока при помощи системы Micro-Cap 347
11.2 Моделирование периодических несинусоидальных процессов с использованием системы MultiSim 362
11.3. Выполнение прямого и обратного дискретного преобразования Фурье при помощи программы Excel 379
11.4. Расчет АЧХ и ФЧХ сигналов при помощи программы Excel. Тестирование результатов расчета 381
Глава 12. Методы анализа переходных процессов в линейных схемах 391
12.1 Определение переходного процесса. Время переходного процесса 391
12.2 Законы коммутации 392
12.3 Методы расчета переходных процессов и их краткая характеристика 393
12.4 Классический метод расчет переходных процессов 394
12.5 Анализ переходных процессов классическим методом в схемах, описываемых дифференциальными уравнениями первого порядка 402
12.6 Переходный процесс схемы, описываемой дифференциальным уравнением второго порядка 407
12.7 Операторный метод расчета переходных процессов 410
12.8 Идеализация элементов электрических цепей. Обобщенные законы коммутации 426
12.9 Единичная и импульсная функции и их применение к расчетам переходных процессов 430
12.10 Спектральный метод расчета переходных процессов 432
12.11 Переходные и импульсные характеристики схем 437
12.12 Нахождение реакции схемы на сигнал сложной формы. Интеграл Дюамеля 445
12.13 Метод переменных состояния 449
12.14 Основные положения двенадцатой главы 459
Глава 13. Моделирование переходных процессов при помощи программ MultiSim и Micro-Cap 461
13.1 Моделирование переходных процессов при помощи системы MultiSim 461
13.2 Моделирование переходных процессов при помощи системы Micro-Cap 472
Глава 14. Численные методы расчета переходных процессов 493
14.1 Численные методы интегрирования дифференциальных уравнений 493
14.2 Дискретные модели элементов электрических схем 500
14.3 Настройка параметров численных методов в системе Micro-Cap 509
14.4 Основные соотношения главы
Глава 15. Цепи с распределенными параметрами 513
15.1 Определение цепей с распределенными параметрами 513
15.2 Уравнение линии для мгновенных значений токов и напряжений 514
15.3 Решение уравнения линий установившегося синусоидального процесса 515
15.4 Падающая и отраженная волны. Фазовая скорость. Длина волны 517
15.5 Входное сопротивление однородной линии 518
15.6. Способы изменения волнового сопротивления линий 519
15.7 Коэффициенты отражения по напряжению и току 520
15.8 Линия без искажения 521
15.9 Линия без потерь 521
15.10 Согласование линии с нагрузкой 524
15.11. Об электромагнитной совместимости 526
15.12. Анализ переходных процессов в линии без потерь 526
15.13 Анализ процессов в разомкнутой линии без потерь при подключении её к источнику постоянного напряжения 528
15.14 Моделирование переходных процессов в линиях с использованием системы MultiSim 531
Глава 16 Основные положения теории случайных процессов в электрических цепях. Моделирование случайных процессов при помощи систем Micro-Cap и MultiSim 535
16.1 Основные величины, характеризующие случайные процессы 535
16.2 Многомерная плотность вероятности 538
16.3 Ковариационная функция 538
16.4 Корреляционная функция, свойства этой функции 539
16.5 Понятие о стационарном и эргодическом процессах 539
16.6 Преобразование Фурье корреляционной функции 540
16.7 Шумы, их характеристика. Спектральные плотности мощности 540
16.8 Моделирование случайных процессов при помощи системы Micro-Cap 544
16.9 Анализ случайных процессов при помощи системы MultiSim 550
16.10 Анализ шумов при помощи систем MultiSim и Micro-Cap 554
Глава 17. Моделирование переходных процессов в линиях 562
17.1. Схемы замещения участков линии 562
17.2 Моделирование переходных процессов в линиях с использованием системы Micro-Cap 563
17.3 Применение виртуального анализатора цепей при использовании системы MultiSim 582
Глава 18 Трехфазные цепи 584
18.1 Основные понятия. Получение трехфазных ЭДС 584
18.2 Виды соединений трёхфазного генератора и трёхфазной нагрузки 587
18.3 Расчет трехфазных цепей при равномерной нагрузке фаз 590
18.4 Расчет трехфазных цепей при неравномерной нагрузке фаз 593
18.5 Преимущества трехфазной системы 599
18.6 Мощности трёхфазной системы 599
18.7 Измерение активной мощности трехфазной системы 599
18.8 Моделирование трехфазных цепей при помощи системы Micro-Cap Пример на повышение coscp 600
18.9 Моделирование процессов в трехфазных цепях с использованием системы MultiSim 605
Приложение 612
ЛИТЕРАТУРА 614
Предметный указатель 617
Оглавление 622

Рекомендации материалов по теме: нет